没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
单片机课程设计-电能表设计.doc
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
0 下载量 98 浏览量
2022-07-08
04:07:18
上传
评论
收藏 1.01MB DOC 举报
温馨提示
试读
11页
单片机课程设计-电能表设计
资源推荐
资源详情
资源评论
前言
多用户电子式单相电能表采用单片机作为中央处理器,每块电能表可对多达
24 户的用电情况进行集中检测、循环显示。各户的用电量可以就地读取。多用
户电子式电能表采用了“分户用电、集中检测”的方式,与传统感应式电能表相
比,有效地提高了电能计量的准确性,而且整机体积小、质量轻、安装方便。
在多用户电子式电能表的前面板上有 8 位 LED 显示器,前两位为分户号,后
6 位为分户用电量,所显示的用电量与分户号相对应,分户循环显示,每 3s 切
换一户。
如果某户显示的用电量需要清零时,待电子式多用户电能表的 LED 显示器显
示本户的用电量时,用导线将进线端子的清零控制端和信号地端短接,然后拉下
电源开关,待重新合上电源开关后,清零完成。将短接的清零控制端和信号地端
断开,用户用电量即可重新计量。
目录
一 设计任务及要求--------------------------------------------------------2
二 设计原理分析-----------------------------------------------------------
三 硬件电路设计-----------------------------------------------------------2
3.1 单片机电路板设计-----------------------------------------------------
3.2 +5V 稳压电源----------------------------------------------------------
3.3 光电隔离电路----------------------------------------------------------
3.4 AD7755 电路----------------------------------------------------------
3.5 参数设定-------------------------------------------------------------
四 软件设计-----------------------------------------------------------------
4.1 流程图----------------------------------------------------------------11
4.2 程序内容--------------------------------------------------------------
五 设计总结-----------------------------------------------------------------
六 参考资料-----------------------------------------------------------------
一 设计任务及要求
设计任务:多用户电子式单相电能表设计与调试
设计内容:硬件设计与软件设计。硬件设计包括:C8051F360 单片机整体电
路设计、+5V 稳压电源电路设计、光电隔离电路设计、基于 AD7755 的电能脉冲
发生器电路设计;软件设计包括:用 C8051F360 单片机及 C 语言编写具有掉电
保存功能的用户电量显示程序。
设计要求:AD7755 电能脉冲发生器电路仅作电路硬件设计,其电能脉冲由
C8051F360 单片机 P2 口所接拨码开关产生的脉冲模拟。用户电量显示要求精确
到小数点后 2 位,1600 个电量脉冲为 1 度电,每个用户显示时间为 3S 左右。为
防止突然停电而使用户电量数据丢失,要求能将电量数据保存,需要设计单片机
24C16 模块,使其具有掉电保存功能。
二 设计原理分析
电子式电能表是在数字功率表的基础上发展起来的,采用乘法器实现对电功率的
测量,其工作原理框图如图 3-10 所示。被测量的高电压 u、大电流 i 经电压变
换器和电流变换器转换后送至乘法器 M,乘法器 M 完成电压和电流瞬时值相乘,
输出一个与一段时间内的平均功率成正比的直流电压 U,然后再利用电压/频率
转换器,U 被转换成相应的脉冲频率 f,将该频率分频,并通过一段时间内计数
器的计数,显示出相应的电能。
图 1 电子式电能表工作原理框图
三 硬件电路设计
3.1 单片机电路板设计
本设计采用的是 C8051F360 单片机为核心的电路板。C8051F360 单片机整体
电路板包含:C8051F360 单片机、LED/FMQ 报警、RS-232 通信、USB 接口、电源
接口、LM336-2.5、下载/复位、外接器件、5V--3.3V、两路 AD 输入、信号输入、
PCF8563、24C16、74HC165、74HC164 显示等模块。本次设计中主要用到的部分
有 C8051F360 单片机、PCF8563、24C16 和 74HC164 显示等模块。
C8051F360 单片机为主要部件,它具有片内上电复位电路、VDD 监视器、看
门狗定时器和时钟振荡器器件,是真正能独立工作的片上系统。FLASH 存储器还
具有在系统重新编程能力,可用于非易失性数据存储,并允许现场更新 8051 固
件。用户软件对所有外设具有完全的控制,可以关断任何一个或所有外设以节省
功耗。其 P1.0,P1.1 口产生的脉冲向 74HC164 显示输送数据,使其显示相关信息,P2
口接拨码开关,模拟 AD7755 电量脉冲,PCF8563、24C16 部件实时存储用户电量
信息,并在掉电后保存,单片机上电复位后能够从中读取数据。
FM24C16 是用先进的铁电技术制造的 16K 位的非易失性的记忆体铁电随机
存储器 FRAM 具有非易失性并且可以象 RAM 一样快速读写数据在掉电可以保存
10 年且比 EEPROM 或其他非易失性存储器可靠性更高系统更简单不象 EEPROM
FM24C16 以总线速度进行写操作无延时数据送到 FM24C16 直接写到具体的单元
地址下可以立即执行 FM24C16 可以承受超过 100 亿次的读写或者是比 EEPROM 高
一万倍的写操作 FM24C16 的写能力使得它在需要对非易失性记忆体快速读写的
状况下非常理想举例说数据采集系统中对写入数据的频率要求高即速度要求非
常快使用 EEPROM 可能丢失数据这种优势合并使得系统可以更可靠的实时采集数
据 FM24C16 为使用串 EEPROM 的用户提供了便利它在硬件上可以直接替换
EEPROM。以下是电路板的相关电路图。
图 2 74HC164 显示电路
图 3 24C16 与 C8051F360 连接电路
1 2 3 4 5 6
A
B
C
D
654321
D
C
B
A
Title
Number Revisi onSi ze
C
Date: 4-Jul -2010 Sheet of
Fi le: E:\专业相关\单片机课程设计\单片机课程设计\360.DDBDrawn By:
H F D B
G E C A
SER
10
P0
11
P1
12
P2
13
P3
14
P4
3
P5
4
P6
5
P7
6
CLK1
2
CLK2
15
PL
1
Q7
9
Q7
7
U11
74HC165
1
2
3
4
5
6
7
8
9
PR1 5.1K*8
排阻
+5
P1.2
P1.5
P1.4
C1+
1
V+
2
C1-
3
C2+
4
C2-
5
V-
6
T2out
7
R2in
8
R2out
9
T2in
10
T1in
11
R1out
12
R1in
13
T1out
14
GND
15
VCC
16
U15
MAX232
+5
+
+
+
+
1uf
1uf
1uf
1uf
E5
PC-TX-2
PC-RX-3
P0.2/RXD
P0.1/TXD
E4
E6
E7
104 /0.1uf
C10
901 3
+3.3
R15 5.1k
R14
5.1K
T1 9012
FMQ
+5
P1.7
GND
1
DQ
2
VDD
3
U21
DS18B20
+3.3
+3.3
P3.0
DS18B20
R16
5.1K
Vin
3
ADJ
1
+Vout
2
WY1
LM317 T 稳压
C17
104 /0.1uF
g f a b dp c d e
+5
g f a b dp c d e g f a b dp c d e g f a b dp c d e g f a b dp c d e g f a b dp c d e
+5 +5 +5 +5 +5 +5
COM COM COM COM COM COM
P1.0
P1.1
A
1
B
2
CLK
8
/MR
9
Q7
13
Q6
12
Q5
11
Q4
10
Q3
6
Q2
5
Q1
4
Q0
3
U10
74HC164
A
1
B
2
CLK
8
/MR
9
Q7
13
Q6
12
Q5
11
Q4
10
Q3
6
Q2
5
Q1
4
Q0
3
U4
74HC164
A
1
B
2
CLK
8
/MR
9
Q7
13
Q6
12
Q5
11
Q4
10
Q3
6
Q2
5
Q1
4
Q0
3
U1
74HC164
L22-L19
+5 +5
+5
A
1
B
2
CLK
8
/MR
9
Q7
13
Q6
12
Q5
11
Q4
10
Q3
6
Q2
5
Q1
4
Q0
3
U9
74HC164
A
1
B
2
CLK
8
/MR
9
Q7
13
Q6
12
Q5
11
Q4
10
Q3
6
Q2
5
Q1
4
Q0
3
U3
74HC164
A
1
B
2
CLK
8
/MR
9
Q7
13
Q6
12
Q5
11
Q4
10
Q3
6
Q2
5
Q1
4
Q0
3
U6
74HC164
A
1
B
2
CLK
8
/MR
9
Q7
13
Q6
12
Q5
11
Q4
10
Q3
6
Q2
5
Q1
4
Q0
3
U2
74HC164
A
1
B
2
CLK
8
/MR
9
Q7
13
Q6
12
Q5
11
Q4
10
Q3
6
Q2
5
Q1
4
Q0
3
U7
74HC164
A
1
B
2
CLK
8
/MR
9
Q7
13
Q6
12
Q5
11
Q4
10
Q3
6
Q2
5
Q1
4
Q0
3
U8
74HC164
R6
1K
R23
390
L4L5 L6 L11-L13
A
1
B
2
CLK
8
/MR
9
Q7
13
Q6
12
Q5
11
Q4
10
Q3
6
Q2
5
Q1
4
Q0
3
U5
74HC164
+5
L18-L15 L2 L10-L8L1 L3 L7
SM1 SM2 SM3 SM4 SM5 SM6
R R R Yellow GreenGreen R R RR Yellow
OSC1
1
OSC0
2
/INT
3
VSS
4
SDA
5
SCL
6
CLK
7
VDD
8
PCF85 63
U13
+3.3
R18
5.1K
CY2
32.768KHz
C8
15p f
P1.6
P1.3
C9
104 /0.1uf
NC
1
NC
2
NC
3
GND
4
SDA
5
SCL
6
TEST
7
VCC
8
U12
AT24C16
+3.3
C7
104 /0.1uf
R17
5.1K
RED
L24
R7 1.5K
R20 5.1K
R19
5.1K
+3.3
+3.3
RW2
10K
RW1
10K
R10 100
R9 10K
R11 100
R8
10K
+5
P3.2
C4
103 /0.01uf
DA P0.4
P3.1
C3
0.01uf
C7
30p
C6
30p
C1
0.01uf
C19
0.1uf
C18
0.1uf
C2
0.01uf
RST
R3 1K
R2 1K
R5
1K
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
+3.3
+5
RST/C2CK
P4.6/C2D
P0.4
1
P0.3
2
P0.2
3
P0.1
4
P0.0
5
AGND
6
AV+
7
RST/C2CK
8
P4.6/C2D
9
P4.5
10
P4.4
11
P4.3
12
P4.2
13
P4.1
14
P4.0
15
P3.7
16
P3.6
17
GND
18
VDD
19
P3.5
20
P3.4
21
P3.3
22
P3.2
23
P3.1
24
P3.0
25
P2.7
26
P2.6
27
P2.5
28
P2.4
29
GND
30
VDD
31
P2.3
32
P2.2
33
P2.1
34
P2.0
35
P1.7
36
P1.6
37
P1.5
38
P1.4
39
P1.3
40
P1.2
41
GND
42
VDD
43
P1.1
44
P1.0
45
P0.7
46
P0.6
47
P0.5
48
C8051F360
U14
CY1
11.0592M
P0.2/RXD
P0.1/TXD
R4
390
+
E2
10u f
+
E3
10u f
+
E1
100 uf
D2
414 8
D1
414 8
+5
RW3
10K
+3.3
+3.3
+3.3
+3.3
OUT
2
TAB
4
IN
3
GND
1
WY3
LM1117-3.3
+5 +3.3
P1.7
P3.0
RST/C2CK
P4.6/C2D
P4.5
P4.4
P4.3
P4.2
P4.1
P4.0
P3.7
P3.6
P3.5
P3.4
P3.3
P3.2
P3.1
P0.7
C5
103 /0.01uf
DA P0.4
L14
R
WY2
LM336-2.5
P0.3
P0.3
R1 1.5K
L23
RED
1
2
3
4
J2
USB接口
+5
1
2
J1
POWER
PC-RX-3
PC-TX-2
+5
R13
5.1K
R12
5.1K
P1.2
P1.5P1.5
P1.4
P1.3
P1.6
P0.7
P1.1
P1.0
+5
PR2 5.1K*8
T2
R22
5.1K
R21
5.1K
+5
排阻
1
2
SINGNAL
CH4
CH9
CH10
CH5
CH14
CH6
CH13
CH12
CH11
CH7
CH8
CH15
CH16
CH1
74HC165 24C16 PCF8563 信号输入 两路AD输入
外接器件 下载/复位 5V--3.3V LM336-2.5
LED/FMQ报警 C8051F360 RS-232通信 USB接口
电源接口
74HC164显示
测试
测试
1
2
3
4
5
6
7
8
16
15
14
13
12
11
10
9
U16
SW-DIP8
P3.2
P3.1
P0.4
P0.7
P0.3/2.5V
DAC
3
1
2
P3.0
P1.7
1 2 3 4
A
B
C
D
4321
D
C
B
A
Title
Number RevisionSize
A4
Date: 4-Jul-2010 Sheet of
File: C:\Documents and Settings\user1\桌面\360.DDB Drawn By:
OSC1
1
OSC0
2
/INT
3
VSS
4
SDA
5
SCL
6
CLK
7
VDD
8
PCF8563
U13
+3.3
R18
5.1K
CY2
32.768KHz
C8
15pf
P1.6
P1.3
C9
104/0.1uf
NC
1
NC
2
NC
3
GND
4
SDA
5
SCL
6
TEST
7
VCC
8
U12
AT24C16
+3.3
C7
104/0.1uf
R17
5.1K
R20 5.1K
R19
5.1K
+3.3
+3.3
C7
30p
C6
30p
R5
1K
P0.4
1
P0.3
2
P0.2
3
P0.1
4
P0.0
5
AGND
6
AV+
7
RST/C2CK
8
P4.6/C2D
9
P4.5
10
P4.4
11
P4.3
12
P4.2
13
P4.1
14
P4.0
15
P3.7
16
P3.6
17
GND
18
VDD
19
P3.5
20
P3.4
21
P3.3
22
P3.2
23
P3.1
24
P3.0
25
P2.7
26
P2.6
27
P2.5
28
P2.4
29
GND
30
VDD
31
P2.3
32
P2.2
33
P2.1
34
P2.0
35
P1.7
36
P1.6
37
P1.5
38
P1.4
39
P1.3
40
P1.2
41
GND
42
VDD
43
P1.1
44
P1.0
45
P0.7
46
P0.6
47
P0.5
48
C8051F360
U14
CY1
11.0592M
P0.2/RXD
P0.1/TXD
+3.3
+3.3
+3.3
+3.3
P1.7
P3.0
RST/C2CK
P4.6/C2D
P4.5
P4.4
P4.3
P4 .2
P4 .1
P4 .0
P3 .7
P3 .6
P3 .5
P3 .4
P3 .3
P3 .2
P3 .1
DA P0.4
P0.3
P1 .2
P1 .5P1 .5
P1 .4
P1 .3
P1 .6
P0 .7
P1 .1
P1 .0
+5
PR2 5.1K*8
排阻
CH12
CH11
CH7
CH8
CH15
CH16
测试
测试
1
2
3
4
5
6
7
8
16
15
14
13
12
11
10
9
U16
SW-DIP8
DAC
剩余10页未读,继续阅读
资源评论
老帽爬新坡
- 粉丝: 83
- 资源: 2万+
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功